2、微处理器架构与指令集设计解析

微处理器架构与指令集设计解析

1. RISC与CISC架构特点

1.1 RISC架构特点

RISC（精简指令集计算机）机器仅允许在寄存器和内存之间进行加载/存储操作，因此被称为加载/存储架构。在子程序方面，RISC机器拥有大量寄存器，用于将参数和数据与子程序进行关联。

1.2 CISC架构特点

CISC（复杂指令集计算机）机器在子程序中，通常通过栈来关联参数和数据。如今，CISC机器虽仍支持多种指令和寻址模式，但也开始利用更多的CPU寄存器和深度流水线技术。

1.3 架构发展趋势

20世纪90年代初，人们发现纯RISC或纯CISC架构并非适用于所有应用。现代的RISC机器，如ARM、MIPS、PowerPC、SUN Sparc或DEC alpha等，拥有数百条指令，部分指令需要多个周期执行，已不太符合“精简指令集计算机”的称号。

2. 微控制器的应用与特点

2.1 应用场景

在汽车和家电领域，对处理器有特殊要求，不需要高性能处理器。8位处理器以kHz或几MHz的频率运行通常就足够了，它功耗低、电池续航长，并且应是一个“完整系统”，具备片上程序ROM、多I/O接口、最少的外部组件，有时还集成了ADC和/或DAC。

2.2 市场情况

8位微控制器成为了最受欢迎的类型，每年销量约30亿个，而4位或16/32位控制器每年销量约10亿个。在汽车中，只有少数高性能微控制器用于音频或发动机控制，其余50多个微控制器用于电动后视镜、安全气囊、速度表和门锁等功能，这些通常可以使用8位微控制器。